Le strategie della vita Il movimento / non muoversi LE TRAPPOLE DEI FORMICALEONE

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1 Il movimento / non muoversi LE TRAPPOLE DEI FORMICALEONE I formicaleone sono insetti che vivono prevalentemente nelle zone costiere o sabbiose. Hanno un addome lungo e sottile e due paia di ali lunghe, strette e con molte venature. Gli adulti sono attivi solo nelle ore serali mentre durante il giorno si riposano immobili, ben mimetizzati grazie alle ali trasparenti e al corpo bruno. Si nutrono di polline e nettare, mentre le larve predano formiche e altri insetti che catturano con una particolare tecnica. La larva, che ha forma molto diversa dall adulto, scava nella sabbia una buca conica larga 6-8 cm e profonda 6 e si apposta all interno lasciando uscire solo la testa e le mandibole vistose, ricurve all apice e provviste di denti. Quando si avvicina una potenziale preda la larva le lancia addosso una pioggia di granelli di sabbia facendola scivolare verso il fondo della buca dalla quale non può uscire a causa dell instabilità delle pareti. La preda, afferrata dalle mandibole della larva di formicaleone, viene quindi trascinata sotto la sabbia. Le larve hanno particolari mandibole canalicolate, come i denti veleniferi delle vipere: al loro interno infatti può scorrere un liquido paralizzante e digestivo che rende liquida la preda; in questo modo possono cibarsene succhiandola. Quando è cresciuta abbastanza, la larva costruisce un bozzolo sferico di granelli di sabbia cementati insieme che seppellisce a diversi centimetri di profondità nella sabbia. Dopo circa spiccare il volo. Larva Adulto Immagine tratta da: McGavin G., Insetti, ragni e altri artropodi terrestri. Fabbri Editore.

2 Il movimento / camminare, correre, saltare CAMMINARE Testuggine di Hermann Testudo hermanni Le zampe posteriori danno la spinta e lasciano impronte profonde e definite, mentre le anteriori fungono da puntello e lasciano appena l impronta delle unghie, tipicamente rivolte all interno. Le orme destre e sinistre sono molto distanziate per la presenza dell ampio piastrone. Airone cenerino Ardea cinerea Le dita lunghe e sottili degli aironi consentono un appoggio stabile sul fango molle dei bassi fondali o sull intreccio della vegetazione. Al contrario dei piedi palmati di altri uccelli acquatici, offrono anche una resistenza minima facilitando la camminata nell acqua. Lupo Canis lupus Le impronte del lupo sono simili a quelle del cane, solo un po più strette. Nella camminata le impronte delle quattro zampe sono disposte quasi su un unica linea; tuttavia le piste sono molto variabili, infatti il lupo è anche un ottimo corridore e a volte si muove a balzi. Orso bruno Ursus arctos Nella tipica andatura al passo le orme sono ben distinte e non si sovrappongono, cosa che invece accade quando la velocità aumenta. Spesso l impronta della zampa posteriore supera l anteriore ed è ben visibile la traccia delle unghie che vengono trascinate mentre la zampa si sposta in avanti. Elefante africano Loxodonta africana Le tipiche impronte ovali, che nell adulto possono raggiungere il diametro di 70 cm, sono accoppiate a due a due. Per ogni coppia l impronta anteriore, più stretta, è quella della zampa posteriore, che supera l impronta dell anteriore corrispondente durante il passo.

3 Il movimento / camminare, correre, saltare CORRERE Dinosauro teropode Anchisauripus sp. Le piste dei dinosauri bipedi ricordano quelle dei moderni uccelli. La forma e la profondità dell impronta, la lunghezza della falcata e altre caratteristiche danno informazioni preziose su biologia e comportamento di questi rettili scomparsi da milioni di anni. Lucertola dal collare Crotaphytus collaris Le lucertole avanzano a grande velocità appoggiando alternativamente le zampe sul terreno a due a due. Nelle specie con la coda più lunga questa viene trascinata passivamente sul terreno dove lascia una caratteristica impronta serpeggiante tra le tracce delle zampe. Martora Martes martes Nella corsa veloce il corpo snello e allungato della martora funziona come una molla e l andatura che ne risulta è una serie di salti in lungo. Dato che gli arti posteriori vengono proiettati oltre gli anteriori, le impronte anteriori e posteriori sembrano invertite. Cavallo Equus caballus Le impronte del cavallo in corsa spesso si sovrappongono ma resta ben evidente la caratteristica principale dei perissodattili: lo zoccolo formato da un unica unghia. Nel trotto le zampe toccano terra a due a due, mentre nel galoppo una per volta e la falcata è molto maggiore. Antilope saltante Antidorcas marsupialis Tra gli erbivori antilopi e gazzelle sono i corridori per antonomasia, seconde in velocità solo al loro principale predatore: il ghepardo. Questa specie, tuttavia, in certe situazioni può procedere con una particolare andatura a balzi.

4 Il movimento / camminare, correre, saltare SALTARE Rospo comune Bufo bufo I rospi hanno zampe corte e poco palmate; preferiscono stare all asciutto e la loro andatura è data da saltelli brevi e ravvicinati, ma possono avanzare anche camminando. Rana verde Pelophylax kl. esculentus Il lungo balzo della rana è prodotto dalle potenti zampe posteriori, mentre l atterraggio avviene sulle zampe anteriori. Le tracce evidenziano dei piedi allungati e fortemente palmati, molto adatti anche per nuotare. Wallaby dal collo rosso Macropus rufigriseus Le potenti zampe posteriori dei canguri consentono un andatura a lunghi balzi. Durante il salto i piedi si mantengono paralleli mentre la grossa coda è tenuta sollevata e fa da bilanciere. Lepre alpina Lepus timidus Sulla neve si vedono bene le caratteristiche tracce lasciate dall andatura a saltelli delle lepri. Quando la velocità aumenta i balzi si allungano e le impronte delle zampe si invertono, le posteriori davanti alle anteriori.

5 Il movimento / camminare, correre, saltare STRISCIARE Biacco Hierophis viridiflavus Il movimento serpeggiante lascia delle tipiche tracce sinuose e viene usato da quasi tutti i serpenti per spostarsi tra sassi, piante e asperità del suolo. Saettone Zamenis longissimus Il particolare movimento a fisarmonica è usato da quasi tutti i serpenti soprattutto per gli spostamenti veloci su suoli lisci e privi di punti d appoggio. Vipera del deserto Cerastes cerastes Sulla sabbia le vipere del deserto e i crotali si muovono usando un movimento laterale molto veloce che rende minimo il contatto del corpo con la sabbia rovente.

6 Il movimento / muoversi nell acqua GLI ITTIOSAURI Gli Ittiosauri erano i rettili marini forse più diffusi nei mari del Mesozoico. La loro storia evolutiva inizia nel Triassico, circa 250 milioni di anni fa, e si conclude alla fine del Cretaceo, circa 70 milioni di anni fa. Fra i rettili rappresentano il gruppo più evoluto e specializzato per l ambiente marino, probabilmente gli unici, come i Cetacei attuali tra i mammiferi, a svolgere in mare l intero ciclo biologico. La forma del corpo era idrodinamica, affusolata, con la parte di diametro maggiore spostata in avanti, circa all altezza della pinna dorsale. Questa forma permetteva di rendere minima la resistenza dell acqua al loro moto, favorendo il nuoto, come avviene nei tonni attuali. Le vertebre erano discoidali a doppia concavità (anficeli), simili a quelle dei pesci e nel loro insieme formavano una colonna vertebrale ben adattata all ambiente marino. Il tratto caudale della colonna presentava una brusca curvatura verso il basso, formando il supporto osseo del lobo inferiore di un ampia pinna caudale. A differenza dei Cetacei in cui la pinna caudale è posta orizzontalmente rispetto al corpo, negli Ittiosauri era disposta sul piano verticale come nei tonni. La pinna caudale era il principale organo di propulsione di questi animali: gli arti a forma di grandi pinne servivano solo a dirigere il moto e non avevano funzione propulsiva. Il cranio terminava con un lungo rostro, normalmente armato di denti conici così fitti da rendere facile la cattura di prede relativamente piccole, come i Belemniti. Ittiosauro Stenopterygius quadriscissus

7 Il movimento / muoversi nell acqua PESCI ABISSALI Gli abissi marini sono un ambiente estremo, caratterizzato da mancanza di luce solare, basse temperature e da una fortissima pressione. Non essendoci organismi fotosintetici, alcuni animali che vivono nel mare profondo sono completamente dipendenti dalla pioggia di detriti e sostanze organiche che scendono dall alto. Molti pesci sfruttano al massimo ogni occasione per nutrirsi e per questo hanno sviluppato denti spaventosi, bocche enormi e intestini estensibili per inghiottire prede più grandi di loro. Quasi tutti possiedono fotofori utilizzati per illuminare ciò che li circonda, predare, difendersi e attrarre i loro partner. 1 Argylopelecus hemigymnus 2 Argylopelecus hemigymnus 3 Linophryne arborifera 4 Latimeria chalumnae 5 Argylopelecus hemigymnus 6 Argylopelecus hemigymnus 7 Chauliodus sloanei 8 Eurypharynx pelecanoides 9 Melanocetus johnsonii e Lampanyctus crocodilus 10 Electrona rissoi 11 Maurolicus mulleri 12 Photostomias guernei 13 Gigantactis macronema 14 Stomias boa 15 Diaphus rafinesquii 16 Ceratocaulophryne acinosa 17 Linophryne argyresca 18 Notoscopelus elongatus 19 Bathypterois viridensis 20 Leiognathus saccostoma 21 Chiasmodon niger 22 Melanocetus johnsoni

8 Il movimento / muoversi nell acqua SQUALO BIANCO Charcharodon carcharias (Linnaeus, 1758) esemplare maschio lunghezza: 3,75 m provenienza: Trieste 1902 Lo squalo bianco ha corporatura massiccia, muso conico a punta arrotondata, occhi neri e rotondi e cinque lunghe fessure branchiali. I denti, relativamente poco numerosi, sono grandi e triangolari con i bordi seghettati adatti alla cattura di grosse prede. Le pinne pettorali sono ampie e allungate; la pinna caudale, grande e a forma di mezzaluna, ha il lobo inferiore ben sviluppato lungo quasi quanto il superiore, mentre il peduncolo caudale forma due ampie carene sui lati. Gli squali bianchi generalmente misurano tra i 3 e i 5 metri ma possono raggiungere lunghezze di oltre 6 metri. Vivono in acque fredde o temperate (12-24 C) dalla superficie fino a oltre 1000 metri di profondità; si trovano vicino alla costa, spesso ricca di potenziali prede, ma anche al largo. Sono predatori attivi e resistenti che possono nuotare per giorni alla velocità di 3 nodi ma sono anche in grado di compiere repentine accelerazioni e salti fuori dall acqua. La dieta dello squalo bianco è molto varia e cambia in base all età dell animale, i giovani sotto i due metri di lunghezza si nutrono principalmente di pesci e piccoli squali, mentre gli individui di oltre tre metri predano per la maggior parte mammiferi. Nel Mediterraneo si nutrono di tonni, tartarughe marine, pesci spada, altre specie di squali e piccoli cetacei. L esemplare più grande mai registrato con certezza è stato catturato in Mediterraneo, a Malta nel 1987 e misurava 7,14 m. Una volta non raro in Alto Adriatico, in particolare nel Golfo del Quarnaro dove seguiva le migrazioni dei grandi tonni che venivano attivamente pescati nelle tonnare locali, ora è divenuto molto più raro in seguito alla notevole rarefazione delle sue grandi prede. Fino agli anni del secolo scorso è stato in quelle aree responsabile di ripetuti attacchi a bagnanti con diversi decessi. La sua presenza in Alto Adriatico è ormai solo occasionale. Lo squalo bianco è attualmente minacciato e rientra tra le specie protette dalla Convenzione sul commercio internazionale delle specie minacciate di estinzione (CITES). Immagine tratta da: Notarbartolo di Sciara G., Bianchi I., Guida degli squali e delle razze del Mediterraneo. Franco Muzzio Editore.

9 Il movimento / muoversi nell aria ALI MODIFICATE Gli insetti sono gli unici animali volatori a possedere due paia di ali. Molti, come farfalle, api, vespe e libellule, le utilizzano entrambe per volare; nella maggior parte dei casi le due ali di ciascun lato si muovono come fossero una e spesso sono addirittura fisicamente agganciate tra loro. Dal punto di vista funzionale, disporre di un ala per lato è quindi sufficiente per muoversi con disinvoltura nell aria; ecco perché alcuni gruppi di insetti hanno adattato la coppia eccedente di ali a usi diversi da quello del volo. L esempio più ovvio è costituito dai coleotteri, le cui ali anteriori hanno ridotto la lunghezza e assunto una forma convessa e una consistenza coriacea, a volte durissima. Queste ali modificate, dette elitre, assolvono primariamente a una funzione protettiva: a riposo sono chiuse e coprono il secondo paio di ali, quelle dedicate al volo, delicate e membranose, nonché il dorso dell addome, poco robusto. Secondariamente, assumendo forme o colori peculiari, partecipano a scopi quali la comunicazione o il mimetismo. Un analoga evoluzione delle ali anteriori si ritrova, anche se con caratteristiche meno spinte, in altri gruppi come forbicine, cimici, cavallette e grilli. In questi ultimi, e in varie specie di cavallette, le ali anteriori dei maschi, asimmetriche, hanno anche il compito di produrre il canto di corteggiamento: una delle due ali, che nei grilli è la destra, porta una fila di dentelli che viene sfregata contro una venatura ispessita dell altra ala. Quest ultima possiede anche aree membranose paragonabili alle membrane di un tamburo, che amplificano il suono conferendogli la ben nota potenza. Un ulteriore gruppo di insetti con ali profondamente modificate è quello dei ditteri, cui appartengono mosche e zanzare. Come dice il loro nome, questi animali possiedono solo due ali, quelle anteriori: le posteriori sono trasformate in bilancieri, due brevi appendici clavate che vibrano ad alta frequenza durante il volo, conferendo maggiore stabilità. Inoltre, essendo connessi a un sistema sensoriale, aiutano l animale a percepire il proprio orientamento nello spazio durante le evoluzioni acrobatiche tipiche del loro volo. Coleottero licide con le elitre spiegate Foto: Ton Rulkens - Lycus beetle on Aloe - photos/ @n07/ / Dittero tipulide con il secondo paio di ali trasformate in bilancieri Foto: Doug Greenberg - Cranefly photos/dagberg/ /

10 Il movimento / muoversi nell aria ALI E TECNICHE DI VOLO NEGLI UCCELLI L abilità con cui gli uccelli volano è principalmente dovuta alla struttura delle loro ali che inoltre, grazie a forme molto diversificate, consentono differenti modalità di volo. La maggiore capacità di manovra si ha con ali corte e tozze, utili per spostarsi tra la vegetazione o in presenza di ostacoli: molti passeriformi, alcuni rapaci e gli uccelli arboricoli in genere presentano ali di questo tipo. Il volo veleggiato dinamico degli uccelli marini richiede invece ali lunghe e strette che sfruttano al meglio la diversa velocità del vento, ridotta a contatto con la superficie del mare e massima intorno ai m di quota: berte e albatros possono così alzarsi fin dove l aria spira più veloce per poi lasciarsi cadere, ripetendo questa sequenza ad ali quasi ferme. Le ali restano pressoché immobili anche nel volo veleggiato statico praticato da grandi rapaci, avvoltoi o cicogne, ma devono essere lunghe e larghe per consentire la massima portanza. Questi imponenti uccelli sfruttano le correnti ascensionali che si formano quando l aria fredda si scalda a contatto con il terreno e poi sale a spirale; per questo si muovono descrivendo ampi cerchi nel cielo. Le ali strette e appuntite di alcuni falconi permettono un volo veloce e la capacità di manovrare con grande agilità, come nel falco pellegrino che si getta in picchiata superando i 300 km/h, ma può riprendere quota in un attimo con rapide sterzate. Ali lunghe, larghe e appuntite presentano una combinazione di caratteristiche che consente un volo agile anche in soggetti di grandi dimensioni; il gipeto e i gabbiani, oltre ad essere maestosi veleggiatori, possono compiere spettacolari manovre. Del tutto eccezionale è il volo stazionario dei colibrì, che possono mantenersi immobili nell aria, oltre che muoversi in avanti e all indietro con la massima rapidità, battendo le ali con frequenza elevatissima. Altri uccelli riescono a mantenere temporaneamente la posizione volando contro vento: si tratta dello spirito santo, tecnica adottata dalle sterne e da alcuni falchi per individuare le prede rispettivamente in acqua o sul terreno. Poiana in volo (Buteo buteo) Foto: Emanuele Stival Il volo veleggiato statico sfrutta le correnti ascensionali Immagine tratta da: Vogel S., Life in moving fluids: the physical biology of flow. Princeton University Press.

11 Il movimento / muoversi nell aria LA FISICA DEL VOLO Per comprendere come un animale possa muoversi nell aria si prenderà come esempio un uccello, ma le stesse considerazioni valgono anche per gli altri volatori attivi. Un uccello in volo è innanzi tutto soggetto alla resistenza dell aria che, come tutti i fluidi (compresa l acqua), si oppone al passaggio di un corpo al suo interno. Questa forza viene controbilanciata dalla spinta prodotta dai potenti muscoli che muovono le ali. La resistenza è fondamentale in fase di rallentamento o di atterraggio. Ciò che appare più sorprendente nei volatori è però la capacità di sostenersi in aria contro la spinta verso il basso dovuta al peso del corpo, che è soggetto alla forza di gravità. Tale risultato viene ottenuto grazie a una spinta contraria diretta verso l alto, la cosiddetta portanza, generata dalla differenza di pressione tra la parte superiore convessa dell ala e quella inferiore concava. È quindi grazie alla particolare forma delle ali che gli uccelli possono volare: mentre avanzano, l aria che scorre sopra l ala è deviata verso l alto, esercitando sull ala stessa una pressione ridotta; viceversa l aria che scorre al di sotto è trattenuta dal profilo curvo dell ala generando una pressione maggiore. La portanza è massima alla base dell ala, in prossimità del corpo. Viene prodotta soprattutto dal movimento verso il basso delle ali, perché quando queste si spostano verso l alto incontrano una maggiore resistenza; per questo motivo uccelli e pipistrelli tengono le ali parzialmente ripiegate in questa seconda fase del battito alare. Quando la velocità è bassa, quindi soprattutto in fase di decollo o di atterraggio, si possono generare le turbolenze, cioè fenomeni vorticosi attorno all estremità delle ali, e l uccello rischia lo stallo: può cioè precipitare, a meno che non acceleri il battito per riacquistare velocità. Per ridurre i vortici può anche distanziare le remiganti o aprire l alula, formata da alcune corte penne e posta a metà del margine alare anteriore. portanza resistenza spinta peso Le forze a cui è soggetto un uccello in volo Immagine tratta da: Alexander D.E., Nature s flyers: birds, insects, and the biomechanics of flight. The Johns Hopkins University Press.

12 Il movimento / muoversi nell aria LE MIGRAZIONI La maggior parte degli animali risiede stabilmente in un territorio ma molti compiono migrazioni periodiche, spinti dalla necessità di trovare le risorse alimentari e le condizioni climatiche più adatte per la loro sopravvivenza. Le migrazioni interessano soprattutto gli animali volatori e in particolare gli uccelli, sebbene non manchino esempi fra gli insetti e i pipistrelli, che però in genere percorrono distanze più brevi. Il momento della partenza è stabilito da una sorta di orologio biologico, regolato su base ormonale e stimolato principalmente dal cambiamento del fotoperiodo, ossia il rapporto tra la durata del giorno e quella della notte, e quindi in definitiva dal cambio delle stagioni. L orientamento avviene facendo riferimento a monti, valli, fiumi, linee costiere, oppure a strade e altre opere dell uomo. Negli uccelli è nota anche la capacità di valutare la posizione del sole e delle stelle e pare che alcuni, come i piccioni, rilevino il campo magnetico terrestre grazie a cristalli di magnetite presenti nelle ossa craniche. Nelle specie che migrano in gruppi familiari, come le oche, è però indubbia la trasmissione delle informazioni tra generazioni: i giovani apprendono le rotte dai genitori e le tramandano a loro volta alla prole. Non è escluso infine che la capacità di orientamento sia frutto di comportamenti istintivi, ereditati su base genetica. Gli spostamenti su lunghe distanze e per periodi prolungati presentano alcuni problemi. Volare di giorno può esporre al surriscaldamento, motivo per cui oche, tordi o pigliamosche migrano di notte. Ma non tutti possono farlo, come i colibrì che devono nutrirsi sui fiori quando le corolle sono aperte. Anche i rapaci devono volare di giorno e in condizioni di bel tempo per sfruttare le correnti ascensionali, facendosi trasportare su lunghe distanze con il minimo sforzo. Chi si sposta in volo battuto va incontro invece a un elevato dispendio energetico che richiede di accumulare riserve di grasso prima del viaggio; molti migratori sostano comunque frequentemente lungo il percorso per rifornirsi di cibo. Sono inoltre fondamentali le buone condizioni del piumaggio, perciò gli uccelli mutano le penne appena prima della partenza. La sterna codalunga (Sterna paradisea) compie la più lunga migrazione nota: dall Artide dove si riproduce (rosso) all Antartide dove sverna (azzurro) e ritorno vola ogni anno per oltre km. Foto: Roberto Lerco

13 Il movimento / muoversi nell aria LE PENNE Il piumaggio è una caratteristica esclusiva degli uccelli. Comprende penne e piume, entrambe costituite da uno stelo (rachide) ai cui lati si dipartono dei filamenti (barbe) che a loro volta originano filamenti più esili (barbule). Nelle piume le barbe sono libere mentre nelle penne sono agganciate tra loro tramite piccoli uncini a formare una struttura piana e compatta. Le penne sono essenziali per il volo: quelle che costituiscono l ala forniscono la spinta e sono perciò dette remiganti, mentre la coda è rivestita dalle timoniere, che controllano i cambiamenti di direzione. Remiganti e timoniere, assieme alle più piccole penne copritrici che rivestono il corpo, sono penne di contorno perché determinano la forma dell animale. Sotto di esse si trovano le piume, che mantengono costante la temperatura corporea imprigionando uno strato isolante di aria; sono particolarmente sviluppate nei pulcini, negli uccelli acquatici e in quelli adattati a climi rigidi. Penne e piume possono assumere anche altre funzioni: spesso consentono la comunicazione visiva e il mimetismo, ma possono servire anche per nuotare, produrre suoni, proteggersi, pulirsi, trasportare l acqua, potenziare tatto e udito (vibrisse). Penne e piume sono distribuite su tutto il corpo solo nei pinguini, negli struzzi e in pochi altri uccelli; in genere crescono su aree ben precise della cute. Sono inoltre collegate da una rete di fibre muscolari che le sollevano, le separano o le appiattiscono. L intero piumaggio è rinnovato almeno una volta l anno con la muta, che solitamente è graduale per non compromettere il volo; la sostituzione può tuttavia avvenire in modo simultaneo, come nelle anatre che cambiano contemporaneamente tutte le remiganti e le timoniere restando per un certo periodo incapaci di volare. Nonostante sia leggero, il piumaggio pesa circa tre volte lo scheletro. Il numero delle penne di un uccello dipende principalmente dalle dimensioni dell animale; ve ne sono circa nella rondine e nel cigno minore. Copritrici della coda Timoniere Remiganti terziarie Remiganti secondarie Minori Mediane Maggiori Copritrici secondarie Alula La distribuzione delle penne nell ala di un uccello Immagine adattata da: Brown R., Ferguson J., Lawrence M., Lees D., Tracce e segni degli uccelli d Europa. Franco Muzzio Editore. Remiganti primarie Copritrici primarie

14 Il movimento / muoversi nell aria IL VOLO NEI CHIROTTERI La dinamica di volo dei pipistrelli è simile a quella degli uccelli: portano le ali verso l alto e all indietro tenendole parzialmente ripiegate, per poi spingerle verso il basso e in avanti distendendole. Volano con il corpo quasi parallelo al suolo, mentre in fase di atterraggio lo portano in posizione verticale, frenando con la parte caudale del patagio. I chirotteri non hanno però la stessa abilità degli uccelli nel decollare, per cui in genere partono da posizioni elevate lasciandosi cadere, per poi distendere le ali e iniziare il volo attivo. Un altra analogia con gli uccelli riguarda la forma delle ali. Se sono larghe permettono un volo lento ma anche la capacità di manovrare in spazi ristretti, come nelle specie forestali che si spostano tra gli alberi. Se invece sono strette e lunghe consentono un volo veloce in spazi aperti e la percorrenza di lunghe distanze, come nelle specie che compiono vere e proprie migrazioni stagionali, spostandosi anche per oltre km tra i rifugi invernali e quelli estivi e viceversa. I pipistrelli sono in genere abili volatori. Ciò è particolarmente evidente nelle specie insettivore, capaci di catturare in volo le prede utilizzando le ali come palette per colpirle e portarle verso la bocca o di imprigionarle in una sorta di sacca formata ripiegando la membrana della coda. Le femmine di alcune specie di rinolofidi (ferri di cavallo) volano persino con i piccoli aggrappati al ventre. I microchirotteri, gruppo a cui appartiene la totalità delle specie nostrane, si orientano usando gli ultrasuoni: li generano con la laringe e li emettono dal naso o dalla bocca, per poi raccoglierli tramite i grandi padiglioni auricolari quando tornano indietro riflessi dagli ostacoli. Questa tecnica, chiamata ecolocazione, permette loro di crearsi una sorta di immagine acustica dell ambiente circostante. Con lo stesso meccanismo individuano le prede in volo, perché un insetto in movimento rimanda gli impulsi in modo differente rispetto ad un oggetto inanimato. I macrochirotteri, comprendenti le grandi volpi volanti, si orientano invece prevalentemente con la vista e per questo sono dotati di occhi molto sviluppati. Vespertilio maggiore (Myotis myotis)

15 Il movimento / muoversi nell aria IL VOLO NEGLI INSETTI Gli insetti sono stati i primi animali a conquistare il volo e gli unici invertebrati ad averlo fatto. La maggior parte vola utilizzando uno speciale meccanismo di battito indiretto delle ali, che non trova riscontro fra gli altri animali volatori. Infatti, a differenza di quanto accade negli uccelli e nei pipistrelli, le ali non sono direttamente connesse ai potenti muscoli responsabili del volo, ma solo a deboli muscoli che ne controllano la distensione e l orientamento. Il battito alare, invece, viene ottenuto grazie a grossi muscoli che non agiscono sulle ali, ma servono invece per deformare il torace, provocando come conseguenza il movimento in su e in giù delle ali, che sono connesse al torace tramite un articolazione. Questo meccanismo è molto funzionale a causa dell elasticità dell esoscheletro che, dopo essere stato deformato dalla contrazione dei muscoli, rilascia una grande quantità di energia nel ritornare di scatto alla sua forma originale, come farebbe una molla compressa che sfugge dalle dita. Per effetto di questo sistema, che combina la forza dei muscoli all energia elastica accumulabile nell esoscheletro, gli insetti possono battere le ali a velocità elevatissime (fino a battiti al secondo); questo valore sarebbe irraggiungibile dal solo apparato muscolare che, senza l ausilio di un meccanismo elastico, non supererebbe i 100 battiti al secondo. Ne consegue tuttavia lo svantaggio di non poter muovere in modo indipendente le ali, cosa che riduce la capacità di manovra in volo. Una rilevante eccezione a questa regola generale è rappresentata dalle libellule: in questi animali i potenti muscoli del volo sono innestati alla base delle ali e le muovono direttamente. Tale condizione rende il battito meno veloce, ma permette di controllare le ali anteriori in modo indipendente dalle posteriori, conferendo alle libellule la capacità di compiere eccezionali acrobazie, estremamente utili per questi animali che vivono cacciando le prede in volo ma impossibili per gli altri insetti. tergite muscolo orizzontale in contrazione ala muscolo verticale in contrazione Meccanismo del battito alare negli insetti: a sinistra, la contrazione dei muscoli verticali provoca l abbassamento del tergite (il dorso) e il conseguente sollevamento delle ali; a destra, la contrazione dei muscoli orizzontali provoca il sollevamento del tergite e quindi l abbassamento delle ali. Immagine tratta da:

16 Il movimento / muoversi nell aria IL VOLO NEGLI UCCELLI Gli uccelli sono in grado di effettuare un volo battuto grazie al movimento rotatorio delle ali, che si spostano prima verso il basso e in avanti, poi verso l alto e all indietro, descrivendo una forma a otto. Il movimento verso il basso è quello che produce la portanza per sostenersi in aria e la spinta per avanzare, mentre quello verso l alto serve essenzialmente per recuperare la posizione ed effettuare la successiva battuta. L abilità nel volo non è esclusiva degli uccelli: alcuni di essi sono infatti incapaci di volare (struzzi e pinguini, ad esempio), così come esistono altri animali volatori (pipistrelli, molti insetti). Tutta la loro anatomia si è però evoluta specificatamente per il volo, motivo per cui presentano una struttura sostanzialmente omogenea nonostante la grande variabilità di forme. La resistenza dell aria è ridotta dalla forma aerodinamica dell animale, che presenta un capo piccolo e un corpo affusolato. Il peso è ridotto dall alleggerimento delle ossa, ricche di cavità interne, e dalla presenza di sacchi aerei distribuiti in tutto il corpo, che essendo collegati ai polmoni aumentano anche l efficienza respiratoria e quindi l afflusso di sangue ai muscoli del volo. Questi ultimi sono molto sviluppati e possono quindi imprimere una spinta potente per consentire il moto in avanti. Le ali presentano in genere ampie superfici e possono quindi generare un elevata portanza, anche se esiste un limite alle dimensioni di un animale volatore in quanto sopra una certa taglia il peso aumenta eccessivamente; per gli uccelli grandi la migliore strategia diventa allora il volo veleggiato (vedi scheda le ali degli uccelli ). Il controllo del volo avviene grazie alla possibilità di muovere le penne in maniera indipendente, in particolare con la separazione delle remiganti, assieme ai cambi di posizione delle diverse parti dell ala, oltre che con l apertura dell alula che funge da alettone. La coda, con le sue robuste timoniere, agisce come barra direzionale ma è utile anche in fase di decollo e di atterraggio. Airone bianco maggiore in volo (Casmerodius albus) Foto: Emanuele Stival

17 La nutrizione / nutrirsi di luce GLI ANELLI DI ACCRESCIMENTO DEGLI ALBERI Nei climi temperati come il nostro gli alberi si accrescono secondo il ritmo delle stagioni, creando una serie di anelli concentrici ben visibili nel tronco in sezione trasversale. La crescita avviene per formazione di nuovi tessuti nella parte più esterna del fusto, l unica con cellule vive in cui scorre la linfa. La pianta produce uno strato di legno primaverile con cellule a pareti sottili, corrispondente alla parte più chiara dell anello, mentre il legno autunnale ha cellule con pareti spesse e appare più scuro. In inverno con l arrivo del freddo si ha l arresto dell attività ma il successivo innalzamento termico induce la ripresa vegetativa, con produzione di nuovo legno primaverile. Per ogni stagione vegetativa si forma così un doppio anello: contando gli anelli dal centro del tronco verso l esterno è quindi possibile determinare l età di un albero e pare che il primo ad accorgersi del fenomeno fu Leonardo da Vinci. Ci sono tuttavia alcune eccezioni: condizioni sfavorevoli quali siccità, attacchi parassitari o un improvviso ritorno del freddo possono indurre gli alberi a non formare anelli per l arresto anticipato della crescita (anelli mancanti); ma se l attività vegetativa riprende si possono anche formare due anelli nell arco di un anno (falsi anelli). La dendrocronologia, scienza che attraverso la lettura della sezione del fusto studia l accrescimento delle piante arboree nel tempo, fornisce preziose indicazioni sul clima. Un anello è tanto più spesso quanto più alta è la temperatura perché maggiore è l attività vegetativa e viceversa, così è possibile capire se l anno è stato più o meno caldo, più o meno piovoso, eccetera. Confrontando sezioni di alberi di periodi diversi ma parzialmente sovrapposti è possibile ricostruire l andamento del clima in un dato territorio risalendo anche a diverse migliaia di anni prima. Studi simili relativi a luoghi diversi hanno permesso di conoscere l andamento globale del clima sulla Terra dal termine dell ultima glaciazione (circa anni fa) ad oggi. Le piante sono quindi veri e propri archivi naturali che memorizzano tanto la loro storia (età e stato di salute) quanto l andamento delle stagioni (temperatura e piovosità), nonché i cambiamenti ecologici su vasta scala. Sezione di tronco Foto: FrenchSelfCatering.com - rings IMG_0235.JPG - flickr.com/photos/hemflock/ / La successione degli anelli è simile in tronchi di alberi coetanei e provenienti dalla stessa area Foto: Lawrence Murray - Pacific Spirit - photos/ @n04/ /

18 La nutrizione I BATTERI Presenti dovunque, i batteri sono il gruppo di viventi più diffuso sul nostro pianeta. Un grammo di suolo ne contiene in media 40 milioni e si stima che, a livello planetario, la massa dei batteri superi quella di tutti gli altri organismi messi insieme. Comunemente si pensa ai batteri come a esseri più o meno pericolosi e portatori di malattie, ma ciò è vero solo per una modesta minoranza. Molti di loro non sono patogeni, altri vivono associati ad organismi superiori senza disturbarli o addirittura integrandosi col loro metabolismo e apportandovi benefici. Una persona sana ospita nel suo corpo circa 2 kg di batteri, appartenenti a migliaia di specie diverse. I regimi alimentari dei batteri rappresentano quanto di più vario si possa immaginare. Molte specie sono autotrofe, cioè sono in grado di costruire il proprio cibo e il proprio corpo partendo da sostanze semplici. Altre sono eterotrofe, cioè devono assimilare molecole complesse già prodotte da altri organismi: fra queste vi sono specie predatrici, parassite, saprofite (i decompositori), commensali e simbionti. Gli aspetti più sorprendenti dei regimi alimentari batterici riguardano le specie autotrofe. Accanto a quelle che, come le piante, respirano ossigeno e ricavano energia dal sole attraverso la fotosintesi, ve ne sono altre che basano la propria vita su processi chimici insoliti: ad esempio ricavano energia da sostanze come ferro, pirite o ammoniaca, e respirano nitrati, solfati o anidride carbonica. Molti di questi batteri sono anche estremofili, cioè abitano ambienti normalmente inospitali per la vita come acque idrotermali con temperature superiori a 100 C, microscopici pori all interno delle rocce o i ghiacci polari. La biochimica di questi organismi è profondamente diversa da quella del resto dei viventi, compresi gli altri batteri con metabolismo ordinario. Per questo vengono classificati nel regno a sé stante degli Archaea e si ritiene che siano i diretti discendenti delle prime forme di vita, comparse oltre 3 miliardi di anni fa quando sul pianeta dominavano condizioni molto diverse da quelle attuali. Cellule batteriche Foto: Brett Jordan - Sharp - x1brett/ Sorgente idrotermale Foto: aeypix

19 La nutrizione FORMA E FUNZIONE DEI BECCHI NEGLI UCCELLI Il becco si è affermato negli uccelli soprattutto perché alleggerisce la struttura ossea del cranio facilitando il volo. È privo di denti e quindi inutile per masticare; rimane però fondamentale nella nutrizione come strumento per raggiungere e manipolare il cibo. Può inoltre intervenire in attività diverse, come la pulizia del piumaggio o i rituali di corteggiamento. Questo organo mostra una grande variabilità e le sue molteplici forme si sono generalmente evolute in funzione delle abitudini alimentari. Nei rapaci, che afferrano le prede con le zampe, il becco è breve, robusto e adunco, adatto quindi a lacerare le carni fresche. Al contrario è lungo, sottile e diritto nei predatori come gli aironi che lo usano da fermi come una pinza o un arpione. Gli uccelli che catturano insetti in volo, ad esempio rondoni e succiacapre, hanno invece un becco brevissimo ma dall apertura enorme, per facilitare la cattura delle prede durante gli inseguimenti. Nelle specie granivore è diritto e acuminato ma breve, quindi funzionale per raccogliere con precisione i semi oltre che per schiacciarli con forza. Quando la dieta è a base di noci o altri frutti grossi e duri, allora il becco è curvo per bloccarli e spaccarli, come nei pappagalli. Il becco è rivestito da cheratina, lo stesso materiale delle unghie, e come queste cresce in continuazione. In funzione degli utilizzi a cui sono adattati, alcuni becchi accumulano un consistente spessore inerte, mentre in altri lo strato di cheratina resta sottile e lascia libere all apice delle terminazioni nervose a funzionalità tattile. Questo adattamento è tipico degli uccelli limicoli e degli anatidi, che cercano le loro prede immergendo il becco nel fango o tra le alghe dei fondali. Talvolta, necessità diverse da quelle alimentari sono determinanti nel plasmare la forma del becco: è il caso dei tucani, il cui becco enorme permette di disperdere rapidamente il calore del corpo, agendo da termoregolatore. Varietà nei becchi degli uccelli Da sinistra a destra e dall alto in basso: pellicano (foto: Worakit Sirijinda), ara (foto: vitasamb2001), cavaliere collonero (foto: Michael Elliott), aquila di mare dalla testa bianca (foto: Tina Phillips), tucano (foto: Bill Longshaw).

20 La nutrizione CATENE ALIMENTARI La catena alimentare o catena trofica consiste nel passaggio dell energia contenuta nel cibo. Essa ha origine dai vegetali, unici in grado di compiere la fotosintesi, e viene trasferita agli altri organismi che di questi si nutrono e che vengono a loro volta mangiati, fino all ultimo livello occupato dai batteri decompositori. Organismi diversi che ottengono il cibo attraverso lo stesso numero di passaggi vengono raggruppati nello stesso livello trofico. Ogni passaggio all interno della catena comporta un elevata dispersione di energia, dissipata sotto forma di calore. Esistono molte catene alimentari in continua interazione che vanno a costituire vere e proprie reti alimentari. Al primo livello della catena alimentare si trovano i produttori o autotrofi, organismi in grado di elaborare i composti chimici contenuti nel terreno o nell acqua in presenza di luce solare, per produrre autonomamente riserve alimentari, attraverso la fotosintesi clorofilliana. I produttori sono, quindi, gli unici esseri viventi che riescono a trasformare l energia solare in energia chimica. Nei successivi livelli della catena si trovano le diverse categorie di consumatori o eterotrofi, i quali devono cibarsi di altri organismi o di loro resti per assimilarne le sostanze nutritive. Ai consumatori primari appartengono i fitofagi che si nutrono direttamente dei produttori, i secondari invece sono carnivori che si nutrono di fitofagi mentre i carnivori che si nutrono di carnivori vengono definiti terziari. Una determinata specie di consumatori può occupare più livelli, a seconda della fonte di energia alimentare di cui si nutre come ad esempio gli onnivori. L anello finale della catena è costituito da una categoria particolare di consumatori, i decompositori. Si tratta di organismi eterotrofi che trasformano resti di animali e vegetali in sostanze riutilizzabili dagli autotrofi. Esempio di catena alimentare in ambiente lagunare Disegno modificato da: AA.VV., Laguna conservazione di un ecosistema. Arsenale Editrice.